THEME 3A – Variation génétique et santé TP3 – La résistance des bactéries aux antibiotiques

« En Juin 2011, la bactérie Escherichia coli (E. coli) a fait 76 morts en Europe. Elle avait comme particularité,

outre sa virulence, d'être très résistante aux antibiotiques. Le phénomène touche de nombreuses bactéries très communes qui

peuplent par millions les tubes digestifs des hommes et des animaux. Certaines ont aujourd'hui la capacité de résister à

quasiment tout l'arsenal thérapeutique, laissant les médecins désarmés.» Le Monde, Le boom des bactéries résistantes aux

antibiotiques, 30/08/2011. On souhaite déterminer quels antibiotiques utiliser chez 2 patients infectés par la bactérie E. coli

qu’on suspecte d’être résistante à la pénicilline, l’antibiotique couramment utilisé dans ces infections.

Problématique : Comment des bactéries résistantes ont pu se former et quel antibiotique utiliser sur ces patients ?

Ressources :

- Documents 1 à 7 et votre manuel p276-279

- PC équipé du logiciel MESURIM et photos d’antibiogrammes

- Logiciel ANAGENE et le fichier lactamase.edi

- Animation Flash montrant le principe de l’antibiogramme : antibiogramme.swf (ouvrir avec internet explorer)

- Ressources annexes : resistance-bactérienne.mpg et Résistance-bactérienne.pdf

Matériel :

- 1 Boite de Pétri, 5 solutions d’antibiotiques, 5 pipettes

- Agar, balance de précision, bec électrique

- Pince en bois, pince fine, spatule

- Solutions de NaOH (soude) et de Phénophtaléine

- Pissette d’eau, chronomètre, feutre, papier millimétré

Activités et déroulement des activités Capacités et Critères de réussite

ETAPE 1 : Proposez une stratégie expérimentale Proposez une stratégie afin d’identifier quel antibiotique sera efficace sur chaque souche

bactérienne. S’aider des documents 1 et 2 et du fichier antibiogramme.swf Appelez le professeur pour vérification

ETAPE 2 : Mettez en œuvre le(s) protocole(s) proposé(s)

Réalisez la manipulation proposée (document 1 et Protocole) afin de modéliser l’action des antibiotiques sur les bactéries.

Utilisez le logiciel ANAGENE pour comparer les séquences ADN de différentes bactéries Utilisez le logiciel MESURIM afin de mesurer l’efficacité des antibiotiques sur les souches testées.

Appelez le professeur pour vérification

ETAPE 3 : Récapitulez vos résultats sous la forme la plus appropriée

Votre production devra comparer les niveaux de résistances des bactéries testées S’aider des documents 3 à 5 et des documents annexes (antibiogramme.swf)

ETAPE 4 : Répondez au problème initial

Résumez vos observations dans un court texte et complétez vos données grâce au document 3. A l’aide du document 6 et des ressources annexes, expliquez pourquoi les bactéries résistantes sont

de plus en plus nombreuses.

En fin de séance, rangez le matériel et fermez la session informatique.

Recenser, extraire des informations Qu’est-ce que je fais, Comment je le fais, A quoi je m’attends ?

Réaliser une manipulation en suivant un protocole

expérimental Travailler proprement et TRES CALMEMENT

Utiliser un logiciel de traitement de données (ANAGENE)

Convertir (cocher « placer le résultat dans la fenêtre affichage/édition), Comparer (alignement avec discontinuité)

Utiliser un logiciel de traitement de données (MESURIM)

Réaliser une échelle (Image > Créer une échelle), Mesurer une distance (Choix > Outils de mesure > Courante)

Présenter les résultats à l’écrit

Techniquement correct, bien renseigné, organisé pour répondre à la question

Rédiger un texte scientifique

On a vu que, Or on sait que, Donc

Gérer et organiser le poste de travail

PROTOCOLE : Modélisation d’un antibiogramme avec des produits de substitution (Soude et Phénolphtaléine

1- Préparation d’un gel d’agar (= gélose) à couler dans une boîte de Pétri - Peser 0,2g d’agar prélevés à l’aide de la spatule et déposés dans une coupelle - Verser 14 mL d’eau distillée puis l’agar dans le bécher et mélanger soigneusement avec la spatule - Chauffer le mélange en remuant à la spatule jusqu’à ce qu’il devienne limpide et arrêter 1 minute

après le début de l’ébullition (approximativement au moment où l’ébullition s’emballe) - Déplacer le bécher avec la pince en bois pour ne pas vous brûler - Ajouter une goutte de NaOH (= soude) - Ajouter 4 gouttes de phénolphtaléine et vérifier la présence de la couleur violette - Bien mélanger pour que l’agar prenne une couleur violet/rose franc - Verser l’agar chaud dans la boîte de Pétri - Egaliser le niveau, percer les bulles éventuelles - Laisser la boite refroidir sans mettre le couvercle au moins 5 minutes - Ne pas remuer la boite avant la prise du gel d’agar.

La couleur rose représente le film bactérien obtenu après mise en culture des prélèvements. 2- Dépôts des disques (pastilles) d’antibiotique

- Annoter, au stylo bille, les disques d’antibiotiques avec la lettre de l’antibiotique à tester o Pénicilline notée P o Méticilline notée M o Erythromycine notée E o Amoxicilline notée A o Vancomycine notée V

- Prendre un disque de papier filtre au moyen d’une pince fine - Tremper le disque dans une solution d’antibiotique - Déposer le disque sur la gélose

o Espacer les disques au maximum les uns des autres et du bord o S’aider du gabarit proposé ci-contre o Ne pas déplacer le disque une fois déposé

- Remettre le couvercle sur la boite - Laisser agir 10 minutes - Mesurer la taille de la zone décolorée, sans attendre. Cette zone représente l’inhibition

de la croissance bactérienne.

Document 1 : La réalisation d’un antibiogramme

Un antibiogramme est une expérience de mise en culture de bactérie permettant de mettre en évidence et de quantifier l'action d'antibiotiques. Vous allez réaliser des antibiogrammes testant les quatre substances suivantes : Ampicilline (AM), Pénicilline (P), Tétracycline (TE), Acide nalidixique (NA).

Vidéo montrant le principe de l’antibiogramme Document 2 : La manipulation de souches microbiennes et les risques biologiques

Document 3 : Mode d’action des antibiotiques

Document 4 : Acquisition de la résistance au céfotaxime

- Le céfotaxime est un antibiotique de synthèse assez récent de la classe des céphalosporines de troisième génération, appartenant à la famille des bêta-lactamines. Son large spectre lui conférait une forte activité sur de nombreuses bactéries et il a été utilisé de façon régulière et massive. Pourtant depuis quelques temps certaines bactéries y sont devenues résistantes, c'est le cas de nouvelles souches de E. coli qualifiées de "BLSE" (bêta-lactamases à spectre étendu).

- Comme beaucoup de souches bactériennes, E. coli-BLSE produit de la bêta-lactamase. Il s'agit d'une

enzyme responsable de la résistance naturelle de ces bactéries vis-à-vis de certains antibiotiques (ex : pénicilline). En effet, la bêta-lactamase reconnaît l’antibiotique et hydrolyse (dégrade) une partie de la molécule, ce qui désactive les propriétés antibiotiques de celle-ci. Chez E. coli-BLSE, la bêta-lactamase est aussi capable d'hydrolyser le céfotaxime. Le séquençage du gène de la bêta-lactamase chez E. coli-BLSE a permis d’identifier l’origine de cette différence.

Document 5 : Résultats des antibiogrammes de E. coli issues des patients 1 et 2 (Photos sur le réseau)

Antibiogramme de Escherichia coli du patient 1

Antibiogramme de

Escherichia coli du patient 2

Légende :

- AP : Ampicilline

- PG : Pénicilline

- TE : Tétracycline

- NA : Acide nalidixique

Remarque : Le diamètre de la boite

est de 105 mm.

Document 6 : Concentrations Minimales Inhibitrices (CMI) pour différents antibiotiques

Document 7 : Graphique montrant la fréquence des bactéries résistantes aux cyclosporines de 3ème

génération

(entérobactéries, entérocoques)

(ou PG)

(ou AP)

(ou NA)

(ou T)

Sources :

http://www.science.gouv.fr/fr/actualites/bdd/res/3204/resistance-aux-antibiotiques-pourquoi-les-bacteries-sont-si-efficaces/

http://www.pharmaciedelepoulle.com/Antibiotiques.htm http://georges.dolisi.free.fr/Microbio/TP/Antibiot.htm https://www.inserm.fr/information-en-sante/dossiers-information/resistance-antibiotiques